FI106757B

FI106757B - Method and apparatus for forming a control signal

Info

Publication number: FI106757B
Application number: FI990571A
Authority: FI
Inventors: Seppo Peltola
Original assignee: Nokia Networks Oy
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2001-03-30
Also published as: AU3435000A; US6366176B1; FI990571A; WO2000055972A1; FI990571A0; US20020030547A1

Description

106757106757

Menetelmä ja järjestely ohjaussignaalin muodostamiseksiA method and arrangement for generating a control signal

Keksinnön alaField of the Invention

Keksinnön kohteena on menetelmä ohjaussignaalin muodostamiseksi, jossa menetelmässä ohjaussignaali muodostetaan digitaalisesta signaa-5 lista, joka muunnetaan analogiseksi ohjaussignaaliksi DA-muuntimen avulla.The invention relates to a method for generating a control signal, the method comprising generating a control signal from a digital signal which is converted into an analog control signal by means of a DA converter.

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Tunnetun tekniikan mukaisessa järjestelyssä analogisella ohjaussignaalilla ohjattavan välineen ohjaussignaali muodostetaan tyypillisesti siten, että digitaalinen signaali muunnetaan analogiseksi ohjaussignaaliksi. Mikäli 10 väline on esimerkiksi jänniteohjattu oskillaattori, ohjataan oskillaattoria kaupallisen DA-muuntimen muodostamalla analogisella signaalilla. DA-muunnin on kytketty omaan jännitereferenssiin, jolloin jänniteohjatun välineen ohjausjänni-te on saatu riippumattomaksi järjestelyn käyttöjännitteen vaihteluilta.In the prior art arrangement, the control signal of a device controlled by an analog control signal is typically formed by converting the digital signal to an analog control signal. For example, if the instrument 10 is a voltage controlled oscillator, the oscillator is controlled by an analog signal generated by a commercial DA converter. The DA converter is coupled to its own voltage reference, whereby the control voltage of the voltage controlled device is made independent of the operating voltage variations of the arrangement.

Tunnetun tekniikan mukaista järjestelyä ei ole kuitenkaan voitu sells laisenaan integroida esimerkiksi digitaaliseen ASIC-piiriin. Jos edellä selostetun kaltainen järjestely integroitaisiin ASIC-piiriin, on DA-muuntimen käyttöjännite voinut muuttua esimerkiksi järjestelyn kuormituksen ja lämpötilan vaikutuksesta. Mikäli DA-muuntimen käyttöjännite muuttuu, voi muutos aiheuttaa myös ohjaussignaalin suuruuden muuttumisen, jolloin järjestely ei toimi halutulla ta- « 20 valla. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että jänniteohjatulta oskillaattorilta ei : saada haluttua taajuutta, vaan todellinen taajuus poikkeaa jonkin verran halu- i tusta taajuudesta.However, the prior art arrangement as such could not be integrated, for example, into a digital ASIC. If an arrangement such as the one described above were integrated into an ASIC, the operating voltage of the DA converter may have changed, for example, due to the load and temperature of the arrangement. If the operating voltage of the DA converter changes, the change may also cause a change in the magnitude of the control signal, in which case the arrangement will not function as desired. In practice, this means that the voltage-controlled oscillator does not: obtain the desired frequency, but the actual frequency deviates somewhat from the desired frequency.

t · > ·t ·> ·

Keksinnön tavoitteena on siten toteuttaa menetelmä ja menetelmän «f · toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Tämä . 25 saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnus- * · ♦ omaista, että mitataan DA-muuntimen käyttöjännitettä, ja DA-muuntimen käyt- ... töjännitteen mittaamisesta saadun mittaustuloksen perusteella muutetaan oh- • · ’·;♦/ jaussignaalia, kun käyttöjännite poikkeaa ennalta asetetusta DA-muuntimen • · -·* käyttöjännitteen nimellisarvosta.It is therefore an object of the invention to provide a method and apparatus for carrying out the method «f · such that the above problems can be solved. This one. 25 is achieved by a method of the type described in the introduction, characterized by measuring the operating voltage of the DA converter, and modifying the control signal based on the measurement result obtained by measuring the operating voltage of the DA converter, when The operating voltage differs from the preset operating voltage of the · · - · * DA converter.

·:♦·: 30 Keksinnön kohteena on myös järjestely, joka käsittää DA-muunti- ..·.: men, joka vastaanottaa digitaalista signaalia ja joka muuntaa vastaanottaman- /. sa signaalin analogiseksi ohjaussignaaliksi.The invention also relates to an arrangement comprising a DA converter which receives a digital signal and converts a received /. sa signal to analog control signal.

Keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista, että järjestely ·..·* käsittää mittausvälineen, joka mittaa DA-muuntimen käyttöjännitettä, välineen, 35 joka muodostaa käyttöjännitteen mittaamisesta saadusta mittaustuloksesta ja 2 106757 käyttöjännitteen nimellisarvosta erosignaalin, jolla muutetaan ohjaussignaalia, kun käyttöjännite poikkeaa ennalta asetetusta DA-muuntimen käyttöjännitteen nimellisarvosta.The arrangement according to the invention is characterized in that the arrangement · .. · * comprises a measuring means for measuring the operating voltage of the DA converter, a means 35 for generating a difference signal from the measuring value obtained the rated voltage of the converter operating voltage.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patentti-5 vaatimusten kohteena.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims 5.

Keksintö perustuu siihen, että ohjaussignaalin muodostamisessa otetaan huomioon DA-muuntimen käyttöjännite, jolloin käyttöjännitteen mahdollinen poikkeaminen nimellisarvosta ei pääse vaikuttamaan muodostettavaan ohjaussignaaliin.The invention is based on the fact that the operating voltage of the DA converter is taken into account when generating the control signal, so that any deviation of the operating voltage from the nominal value does not affect the generated control signal.

10 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelyllä saavutetaan useita etuja. Järjestelyssä otetaan huomioon käyttöjännitteen vaihtelut ohjaussignaalia muodostettaessa, jolloin ohjaussignaali on aina optimaalisen suuruinen. Tällä tavalla muodostettu ohjaussignaali mahdollistaa sen, että ohjattava väline toimii halutulla tavalla. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan eri-15 tyisen hyvin kompensoida käyttöjännitteen hitaita vaihteluita.Several advantages are achieved by the method and arrangement of the invention. The arrangement takes into account variations in the operating voltage when generating the control signal, whereby the control signal is always optimally sized. The control signal generated in this manner enables the device to be controlled to operate as desired. The method according to the invention can be particularly well compensated for slow variations in the operating voltage.

Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista järjestelyä, 20 kuvio 2 esittää tarkemmin keksinnön mukaista järjestelyä.The invention will now be described in greater detail in connection with the preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an arrangement according to the invention, Figure 2 further illustrates an arrangement according to the invention.

Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Viitaten kuvioon 1 järjestely käsittää mittausvälineen 10, DA-muunti- • men 20, suodattimen 30 ja ohjaussignaalilla ohjattavan välineen 40. Ohjaus- • · · l . signaalilla ohjattava väline 40 voi olla esimerkiksi jänniteohjattava oskillaattori.Referring to Figure 1, the arrangement comprises a measuring means 10, a DA converter 20, a filter 30 and a means 40 controlled by a control signal. the signal-controlled means 40 may be, for example, a voltage-controlled oscillator.

• · · 25 Välineen 40 ohjaus voidaan myös joissakin tapauksessa tehdä virtaohjaukse- • · *«·* na. Kuviosta nähdään, että DA-muunnin on sijoitettuna ASIC-piirin 70 sisälle.The control of the means 40 may also in some cases be performed as a current control. The figure shows that the DA converter is located inside the ASIC circuit 70.

: DA-muuntimen 20 ei kuitenkaan tarvitse keksinnön toimivuuden kannalta olla • · · ·’ sijoitettuna ASIC-piiriin. DA-muunnin 20 voidaan toteuttaa esimerkiksi pulssin- leveysmodulaattorilla.However, for the operation of the invention, the DA converter 20 need not be · · · · 'located in an ASIC. The DA converter 20 may be implemented, for example, with a pulse width modulator.

:***: 30 Kuvio 2 esittää tarkemmin keksinnön mukaista järjestelyä. Kuviosta • · · 2 nähdään, että mittausvälineen 10 tulopuoli on kytketty DA-muuntimelle 20.: ***: 30 Figure 2 illustrates in more detail the arrangement according to the invention. Figure 2 shows that the input side of the measuring means 10 is connected to the DA converter 20.

• · ·• · ·

Lisäksi kuviosta nähdään, että mittausväline on kytketty myös lähtöpuoleltaan DA-muuntimelle. Käytännössä mittausväline 10 on kytketty mittaamaan DA- * : muuntimen käyttöjännitettä (Vcc), jonka nimellinen suuruus voi olla esimerkiksi 35 +5V. Mikäli DA-muuntimen käyttöjännite on reguloimaton, käyttöjännite muut- • ♦ • · · « · ·« « 3 106757 tuu herkemmin ennalta määrätystä nimellisarvostaan esimerkiksi kuormituksen vaihtelun vuoksi.Furthermore, the figure shows that the measuring means is also connected to the DA converter from the output side. In practice, the measuring means 10 is coupled to measure the operating voltage (Vcc) of the DA- * converter, which may be, for example, 35 + 5V. If the operating voltage of the DA converter is unregulated, the operating voltage will change from its predetermined nominal value, for example due to load variations.

Mittausväline 10 voidaan toteuttaa esimerkiksi AD-muuntimella, joka ottaa aika ajoin näytteitä DA-muuntimen käyttöjännitteestä. DA-muunnin ja 5 ASIC-piiri voivat olla kytkettynä samaan käyttöjännitteeseen. DA-muuntimen 20 lähtöpuoli on kytketty suodattimen 30 kautta välineelle 40.The measuring means 10 can be implemented, for example, with an AD converter which periodically samples the operating voltage of the DA converter. The DA converter and the 5 ASICs can be connected to the same operating voltage. The output side of the DA converter 20 is coupled via filter 30 to means 40.

Kuvioon 2 viitaten järjestely käsittää lisäksi summainvälineen 50 ja välineen 60, joka voi olla käytännössä esimerkiksi mikroprosessori. Summain-väline 50 on kytketty tulopuoleltaan välineeseen 60 ja lähtöpuoleltaan DA-10 muuntimeen 20. Mittausvälineen lähtöpuoli on kytketty välineeseen 60.Referring to Figure 2, the arrangement further comprises an adder means 50 and means 60, which may in practice be, for example, a microprocessor. The adder means 50 is coupled on its inlet side to the means 60 and the output side to the DA-10 converter 20. The output side of the measuring means is coupled to the means 60.

Järjestely toimii seuraavalla tavalla. Mittausväline 10 on järjestetty mittaamaan DA-muuntimen 20 käyttöjännitettä. Mittausväline 40 voi mitata myös järjestelyn muiden osien kuin DA-muuntimen käyttöjännitettä. Mittausväline voi ottaa käyttöjännitteestä esimerkiksi analogisia näytteitä, jotka muunne-15 taan digitaaliseksi signaaliksi mittausvälineessä. Mittausväline 10 siirtää digitaaliset näytesignaalit edelleen välineelle 60, joka muodostaa näytesignaaleis-ta varsinaisen mittaustuloksen.The arrangement works as follows. The measuring means 10 is arranged to measure the operating voltage of the DA converter 20. The measuring means 40 may also measure the operating voltage of the non-DA converter parts of the arrangement. The measuring device may, for example, take samples of the operating voltage and convert it into a digital signal in the measuring device. The measuring means 10 further transmits the digital sample signals to the means 60 which generates the actual measurement result from the sample signals.

Väline 60 muodostaa erosignaalin 61 käyttäen apuna mittaamisesta saatua jännitearvoa ja käyttöjännitteen nimellisarvoa. Väline 60 muodostaa 20 erosignaalin 61 esimerkiksi siten, että väline 60 vähentää muodostamastaan mittaustuloksesta käyttöjännitteen nimellisarvon. Erosignaali voidaan muodostaa myös esimerkiksi siten, että käyttöjännitteen nimellisarvosta vähennetään saatu mittaustulos. Jos mitattu jännitearvo on esimerkiksi 5.1 V ja käyttöjännit-:·; teen nimellisarvo on 5.0 V, muodostuu erosignaali digitaalisesta sanasta, joka j\, 25 vastaa jännitettä 0.1 V. Erosignaalilla muutetaan siis ohjaussignaalia 41 siihen • .·. suuntaan, että ohjattavan välineen, kuten oskillaattorin, taajuus pysyy asete- ··· · .···. tussa arvossa mahdollisimman tarkasti. Järjestelyssä kompensoidaan käyttö- • · jännitteen muutos siten, että muuntimen 20 lähtöjännite muodostuu yhtäsuu- • · · reksi kuin se oli ennen muutosta.The means 60 generates a difference signal 61 using the voltage value obtained from the measurement and the nominal value of the operating voltage. The means 60 generates a difference signal 61, for example, such that the means 60 subtracts the nominal value of the operating voltage from the measurement result it produces. The difference signal can also be generated, for example, by subtracting the measurement result obtained from the nominal value of the operating voltage. For example, if the measured voltage is 5.1 V and the operating voltage is: ·; nominal value is 5.0 V, the difference signal is formed by a digital word which j \, 25 corresponds to a voltage of 0.1 V. The difference signal thus changes the control signal 41 to it. in the direction that the frequency of the controlled device, such as an oscillator, remains at the setting ··· ·. ···. value as accurately as possible. The arrangement compensates for a change in the operating voltage so that the output voltage of the converter 20 is equal to that before the change.

• · · 30 Summainväline 50 vastaanottaa digitaalista signaalia 51, josta osal taan muodostetaan välineen 40 ohjauksessa tarvittava analoginen signaali. Signaali 51 on käytännössä digitaalinen sana, jonka pituus vaikuttaa ohjaus- • · « signaalin tarkkuuteen. Pitkällä sanalla saadaan tarkempi ohjaussignaali väli-neelle 40 kuin lyhyellä sanalla. Erosignaali viedään myös summainvälineelle, 35 joka summaa erosignaalin 61 signaaliin 51, jolloin saadaan summasignaali 52.The adder means 50 receives a digital signal 51, which in turn forms an analog signal required for controlling the means 40. Signal 51 is a digital word whose length affects the accuracy of the control signal. The long word provides a more accurate control signal to the medium 40 than the short word. The difference signal is also applied to an adder means 35 which summed the difference signal 61 to the signal 51 to obtain a sum signal 52.

• · • « • · « * 1 · · « 4 106757• · • «• ·« * 1 · · «4 106757

Summainvälineen muodostama summasignaali muunnetaan muun-timessa 20 analogiseksi signaaliksi, joka viedään alipäästösuodattimena toimivalle suodattimelle 30. Kuviosta 2 nähdään, että suodatin 30 koostuu yksinkertaisimmillaan kondensaattorista 31 ja vastuksesta 32. Suodattamisen jälkeen 5 summasignaalia käytetään välineen 40 ohjaussignaalina. Jos väline 40 on esimerkiksi jänniteohjattava oskillaattori, muuttuu oskillaattorin taajuus ohjaussignaalin voimakkuuden muuttuessa. Oskillaattorin taajuus muuttuu esimerkiksi silloin kun ohjaussignaalin 41 jännitetaso muuttuu.The sum signal generated by the adder means is converted in the converter 20 into an analog signal which is applied to the low-pass filter 30. The filter 30 shows in its simplest form a capacitor 31 and a resistor 32. After filtering, the sum signal 5 is used as the control signal of the device 40. For example, if the means 40 is a voltage-controlled oscillator, the frequency of the oscillator will change as the control signal strength changes. The oscillator frequency changes, for example, when the voltage level of the control signal 41 changes.

Välineen 60 muodostaman erosignaalin 61 summaaminen digitaali-10 seen signaaliin 51 pienentää tai kasvattaa DA-muuntimelle menevää signaalia 52. Erosignaalin 61 summaaminen signaaliin 51 kasvattaa välineelle 40 menevän ohjaussignaalin jännitettä, kun DA-muuntimen 20 todellinen käyttöjännite on pienempi kuin DA-muuntimen käyttöjännitteen nimellisarvo. Sen sijaan ero-signaalin 61 summaaminen signaaliin 51 pienentää välineelle 40 menevän oh-15 jaussignaalin jännitettä, kun todellinen DA-muuntimen käyttöjännite on suurempi kuin käyttöjännitteen nimellisarvo. Erosignaali voidaan summata sum-mainvälineessä negatiivisena signaaliin 51. Summainväline voi toimia myös vähentäjänä, jolloin se vähentää esimerkiksi signaalista 51 erosignaalin. Esitetyllä menetelmällä voidaan ennalta estää käyttöjännitteen vaihteluiden aiheut-20 tamasta häiriöitä ohjaussignaaliin.Summing the difference signal 61 formed by the means 60 into the digital signal 51 reduces or increases the signal 52 to the DA converter. The summing of the difference signal 61 to the signal 51 increases the voltage of the control signal to the device 40 when the actual operating voltage of the DA converter 20 is less than Instead, summing the difference signal 61 to the signal 51 reduces the voltage of the control signal to the device 40 when the actual operating voltage of the DA converter is greater than the rated value of the operating voltage. The difference signal may be summed in the sum means to the negative signal 51. The sum means may also serve as a subtractor, thereby reducing, for example, the difference signal from the signal 51. The method described above can be used to prevent variations in the operating voltage from causing interference to the control signal.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.Although the invention has been described above with reference to the example of the accompanying drawings, it is clear that the invention is not limited thereto, but can be modified in many ways within the scope of the inventive idea set forth in the appended claims.

• · · • · • · · • · · • · · « • « · • · • · • · · • ·♦ • · · • · · ··· • · · • · · ··» • · • · »»» «< ♦ 1 2 • · · • · « • · • · • · « • · · • · · • · 2 ·••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• »» »« <♦ 1 2 • · · • • • • • • • • • • • • •

Claims

A method for generating a control signal, the method comprising generating a control signal from a digital signal which is converted to an analog control signal by means of a DA converter (20), characterized in that the operating voltage of the DA converter (20) is measured basis, the control signal is changed when the operating voltage deviates from the preset nominal operating voltage of the DA converter (20).

Method according to Claim 1, characterized in that, based on the measurement result, the content of the digital signal to the DA converter is changed when the operating voltage deviates from its nominal value.

3. A method according to claim 1, characterized in that a digital signal corresponding to the magnitude of the deviation is added to the digital signal.

Method according to claim 1, characterized in that samples of the operating voltage are taken from time to time to determine the magnitude of the operating voltage.

Method according to claim 1, characterized in that the voltage level of the control signal is increased when the operating voltage of the DA converter is lower than the nominal value of the operating voltage.

Method according to claim 1, characterized in that the voltage level of the control signal is reduced when the operating voltage, ·, nite of the DA converter is higher than the nominal value of the operating voltage. • · · *. 25

7. A method according to claim 1, characterized in that a voltage controlled oscillator is controlled by the control signal.

An arrangement comprising a DA converter (20) receiving a digital signal and converting the received signal to an analog v ** control signal, characterized in that the arrangement 30 comprises a measuring means (10) which measures the DA converter (20). ) the operating voltage, the means (60) forming a measuring voltage for the operating voltage. from the measurement result and the rated voltage of the operating voltage, a difference signal by which .1 is changed to the control signal when the operating voltage differs from the preset rated operating voltage of the DA-35 converter (20). • · * · · * · · · · · 106757

An arrangement according to Claim 8, characterized in that the arrangement comprises a difference signal receiving adder means (50) which sums the difference signal into a digital signal into a sum signal from which a control signal is formed.

Arrangement according to Claim 8, characterized in that changing the digital signal to the DA converter (20) alters the magnitude of the control signal.

11. An arrangement according to claim 8, characterized in that the arrangement comprises a difference signal receiving adder means (50) which sums the difference signal into a digital signal as a sum signal from which the level of the control signal to be generated is reduced by summing the difference signal.

An arrangement according to claim 8, characterized in that the arrangement comprises a difference signal receiving adder means (50), which summed the difference signal into a digital signal into a sum signal, from which the level of the control signal to be generated increases the difference signal summing.

An arrangement according to claim 8, characterized in that the measuring means (10) periodically samples samples of the operating voltage, which is applied to the means (60) which determines the magnitude of the operating voltage of the DA converter from the samples.

Arrangement according to Claim 8, characterized in that the measuring means (10) are implemented with an AD converter.

An arrangement according to claim 8, characterized in that the arrangement comprises an adder means (50) which generates a sum signal by: ··· summing said digital signal and a difference signal, the addition of which to the sum signal increases the control signal voltage when the DA converter:. the operating voltage is less than the rated value of the operating voltage.

Arrangement according to claim 8, characterized in that the arrangement comprises an adder means (50) which generates a sum signal by summing said digital signal and a difference signal, the increment of which is · · · * · * * 30 reduces the voltage of the control signal when the operating voltage of the DA converter is higher than the rated value of the operating voltage. An arrangement according to claim 8, characterized in that the arrangement comprises a voltage controlled oscillator (40) which is controlled by said control signal. •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 106 106